设计荷载

2024-12-31

设计荷载（通用12篇）

设计荷载篇1

1 人防荷载的取值以及人防荷载与平时荷载的比较

核武器爆炸动荷载作用下,人防荷载(等效静荷载标准值)的取值与核等级、覆土、板跨、是否考虑上部建筑的影响等因素有关。

覆土在0.5 m(包括0.5 m)之间时,板跨在3 m～9 m之间时,核6级的顶板荷载不考虑上部建筑的影响取值为60 kN/m2,考虑上部建筑的影响取值为55 kN/m2,核5级的顶板荷载不考虑上部建筑的影响取值为120 kN/m2,考虑上部建筑的影响取值为100 kN/m2。

覆土在0.5 m～1.0 m(包括1.0 m)之间时,根据顶板区格最大短边的净跨取值。顶板区格最大短边的净跨越大,取值相对来说越小,顶板区格最大短边的净跨越小,取值相对来说越大。在这个覆土范围内,不考虑上部建筑影响时,6级取值在65 kN/m2～70 kN/m2之间,5级取值在130 kN/m2～140 kN/m2之间,考虑上部建筑的影响时,6级取值在60 kN/m2～65 kN/m2之间,5级取值在110 kN/m2～120 kN/m2之间,不考虑上部建筑的影响时的取值比考虑上部建筑影响取值大。

覆土在1.0 m～1.5 m(包括1.5 m)之间时,荷载值比覆土在1.0 m～1.5 m(包括1.5 m)之间时有所提高。这个覆土范围内人防荷载的取值仍然是根据顶板区格最大短边的净跨取值。不考虑上部建筑影响时,6级取值在70 kN/m2～75 kN/m2之间,5级取值在130 kN/m2～145 kN/m2之间,考虑上部建筑的影响时,6级取值在60 kN/m2～70 kN/m2之间,5级取值在115 kN/m2～135 kN/m2之间。

当覆土超过1.5 m时,相关规范没有提到这种情况下的取值。现在很多大型社区由于各种需要,特别是由于市政管道和社区设备(水管,电缆等)埋深的要求,很多-1层人防地下室的覆土超过了1.5 m,规范更新的时候应该把这种情况也考虑进去。

根据上面的取值来看,覆土越厚,人防顶板取值越大,板跨越小,人防顶板取值越大。考虑人防时,荷载的组合分为平时组合和战时组合。平时荷载组合即按照荷载规范进行组合。战时荷载组合一般考虑1.2恒载(包括板自重)+人防荷载。当然,人防荷载作用的时候钢筋和混凝土的强度都提高了,所以要考虑材料强度提高系数,不同等级的混凝土材料强度提高系数是一样的,均为1.5,不同级别的钢筋材料强度提高系数不一样,Ⅰ级钢是1.5,Ⅱ级钢是1.35,Ⅲ级钢是1.2。

对于多层的甲类防空地下室,当相邻楼层分别划分为上、下两个抗力级别相同或者抗力级别不同且下层抗力级别大于上层的防护单元时,则上、下两个防护单元之间楼板的等效静荷载标准值应按防护单元隔墙上的等效静荷载标准值确定,但只计入作用在楼板上表面的等效静荷载标准值[1]。

人防地下室底板的人防荷载取值与覆土、板跨、核武器级别、地下水位、是否考虑上部建筑的影响、基础形式等有关。无桩基的底板的人防荷载受覆土、板跨、核武器级别的影响的方式与顶板相似。底板位于地下水位之上时的取值比位于地下水位之下时的取值小。有桩基钢筋混凝土底板的人防取值,位于饱和土中的6级人防荷载取值为25 kN/m2,5级人防荷载取值为50 kN/m2。人防底板的荷载组合也分平时和战时。平时荷载组合即按照荷载规范组合,战时荷载组合为1.2恒载(包括板自重、水浮力)+人防荷载。计算平时配筋时要考虑裂缝,计算人防配筋时不需要考虑裂缝。当人防地下室水位很深的时候,战时等效荷载比平时荷载小,这种情况下底板的配筋由平时荷载和裂缝控制。

计算人防地下室柱子配筋的时候也应该考虑人防荷载,柱子的配筋同样分两种情况进行计算,配筋取大值。柱子的平时荷载是上方建筑物的自重、附加恒荷载(覆土、装修层等)、所有活荷载的组合,柱子的战时荷载是人防荷载、上方建筑物的自重、附加恒荷载(覆土、装修层等)的组合。由于一般人防地下室都在建筑物的最下面,当建筑物为高层或者活荷载很大的时候,柱子的配筋一般由平时荷载控制。单建式的人防地下室柱子的配筋是由战时控制。

2 工程实例分析

人防梁、板的战时配筋计算与平时配筋计算是有区别的。考虑人防荷载时,板是按照塑性理论计算,配筋率为0.25%,配筋双层双向,不考虑裂缝。以东莞凯东新城3期人防地下室为例,柱网8.4 m×8.4 m,布置井字梁,板厚200 mm,主梁600×1 000,次梁350×800,按照6级人防考虑,人防荷载取70 kN/m2,覆土等附加恒荷载24 kN/m2,活荷载20 kN/m2(消防通道)。PKPM软件计算出来的板的支座和跨中配筋率均为0.25%,即构造配筋,主梁的支座配筋率为1.48%,跨中配筋率为0.93%,次梁的支座配筋率为1.43%,跨中配筋率为0.64%。不考虑人防荷载时,板的支座配筋率为0.236%,跨中配筋率为0.248%。主梁的支座配筋率为1.13%,跨中配筋率为0.93%,次梁的支座配筋率为1.25%,跨中配筋率为0.64%(见图1,图2)。此人防地下室的其余部分活荷载为4 kN/m2,计算出来的结果是战时梁、板的钢筋面积都比平时大。一般情况下,跨度不大于8.4 m的梁,覆土在0.5 m以内,活荷载不大于4.0 kN/m2,布置井字梁,考虑人防荷载计算出来的板的配筋比不考虑人防荷载计算出来的配筋大。不过这种情况下人防的计算结果一般是构造配筋。当覆土很厚,或者活荷载很大的时候,考虑人防荷载计算出来的板的配筋可能比不考虑人防荷载计算出来的配筋小,要进行比较。但若考虑5级人防,战时和平时板的配筋计算和6级情况不一样。计算人防板配筋的时候要分战时和平时进行计算,结果取大值。对于梁,覆土和活荷载小的时候,这种情况下战时荷载计算出来的结果比平时荷载的计算结果大。当覆土很大或者活荷载很大,特别是活荷载超过20 kN/m2时,梁的支座配筋和跨中配筋平时荷载作用下控制还是战时荷载作用下控制须进行比较。

3结语

结合工程实例,对人防设计荷载的控制因素做了分析,计算人防地下室构件配筋的时候要将平时荷载和战时荷载分开计算,取最不利荷载作为配筋结果。活荷载小于10 kN/m2时,梁板的配筋由战时控制。当活荷载大于20 kN/m2时,梁板的配筋要根据荷载分开进行比较。

摘要：通过对人防荷载取值的分析、人防构件战时计算结果与平时计算结果的比较,结合工程实例,分析了人防设计荷载的控制因素,得出人防设计荷载的控制组合在不同情况下各有侧重的结论。

关键词：人防荷载,战时配筋,平时配筋

参考文献

[1]GB 50038-2005,人防地下室设计规范[S].

[2]GB 50009-2001,建筑结构荷载规范[S].

设计荷载篇2

公路路桥过渡段设计荷载与沉降计算

文章对桥头搭板的.力学模型进行了分析,并对台背填土的沉降进行了理论推导,以便能更好地防治跳车病害.

作者：胡志根陈美仁作者单位：胡志根(金华市公路桥梁有限公司)

陈美仁(浙江八咏公路工程有限公司,浙江,金华,321025)

刊名：内蒙古科技与经济英文刊名：INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY 年，卷(期)： “”(7) 分类号：U441+2 关键词：路桥过渡段设计荷载沉降计算

设计荷载篇3

摘要：随着行车密度、车辆重载和交通量的越来越大，科学的桥梁设计已成为保证交通运输安全和提高运输效率的重要因素。在桥梁设计中，应选择标准的荷载规范，对桥梁进行优化处理，争取达到最合适的荷载范围，在保证安全的前提下，方便人们出行需要。

关键词：桥梁设计;荷载;处理措施

随着我国经济的迅速发展，公路、桥梁上集装箱运输、载重货物运输、拖挂运输等重型车辆日益增多，大型平板车和矿山运载车等特种工程车也经常出现，这些都对桥梁设计带来高规格的要求。当桥梁施工完成，并且投入使用后，会承受不同方向、不同强度的荷载，如果桥面施加的荷载超过了桥梁的承受范围，则会引发桥梁出现质量安全问题，这也考验了桥梁设计者的设计水平。对于桥梁，尤其是大跨径桥梁而言，其设计要结合当地实际情况，在确保技术可行的条件下，进行大量的分析调查，然后制订方案，确保桥梁建设的安全性和可靠性。

1.公路桥梁荷载设计概述

在公路、桥梁设计过程中，车辆荷载是设计时需要考虑、参照的一项重要技术指标。车辆荷载的核算主要包括对各种车辆轴距、车间距、车重和轴重等方面的数据分析。荷载效应的计算属于重载交通公路桥梁的计算范围，它是通过对公路桥梁实际使用中应承担重载交通工具的详细数据进行细致的分析和计算，得出准确的数据，再从这些数据中筛选出具有代表性的车辆荷载数据和车队纵向排列模式，以此计算在荷载效应中重载交通工具的类型。在我国《公路桥梁设计通用规范》中，对因道路不同而产生的车辆荷载效应有详细的规定——在设计高速公路时，它的荷载属于公路Ⅰ级。在公路Ⅰ级范围内，荷载包括的交通工具是加重汽车和普通汽车。当然，具体情况还要具体分析，在经济高速发展的时代，交通工具多种多样。根据归纳和推理法，可将各种类型的汽车都划分到普通汽车和加重汽车这两个类中。

荷载设计是影响桥梁质量的重要内容，影响桥梁荷载设计质量的因素很多，其中设计人员的素质与能力对提高桥梁质量起到直接影响的作用。很多设计人员，由于缺乏丰富的实践经验，对桥梁荷载问题缺乏重视，而荷载问题是影响桥梁质量以及耐久性的关键问题。另外，桥梁施工材料的质量也是荷载设计的主要保证因素，材料的强度影响着桥梁表面的承载能力，所以，施工单位要对施工材料以及设备做好把关工作。经过调查发现，桥梁出现倒塌问题的事件，很大一部分原因是荷载设计存在问题而导致的，所以，提高荷载设计的质量，可以有效的提高桥梁的质量与安全，也是施工单位未来改进与提高的主要方向。

2.桥梁设计常见荷载问题

提高桥梁荷载设计的质量，首先应该提高设计人员的素质与能力，提高其对荷载设计重要性的认识。很多桥梁出现质量的原因，是设计人员设计水平不高而引起的。在我国，有的设计人员，为了增加桥梁的美观性，忽视了对桥梁承载能力的保证，降低了桥梁使用过程的安全性。如果一味的追求桥梁设计的标新立异，而忽视设计的合理性与可行性，不但会增加施工的成本，还会增加施工的难度。还有的设计人员，由于刚刚毕业，缺乏一定的工作经验，喜欢纸上谈兵，其设计出的桥梁施工方案，由于考虑不够全面，往往容易忽视桥梁的荷载问题，这就降低了桥梁的承载能力，使得很多桥梁在投入使用后不久就出现了大量的质量问题。为了保证桥梁设计的质量，设计人员需要进行实地考察，还要通过正确的计算公式，掌握桥梁的结构的强度以及荷载系数等等。

桥梁设计是一项复杂的工作，影响桥梁质量的原因很多，设计人员要不断提高专业技术，设计出完善的结构体系以及构造，还要做好施工材料以及设备的审查工作，只有做好准备工作，才能从根本上防止桥梁荷载问题的方发生。桥梁的施工材料的强度对桥梁承载能力有着重要的影响，只有保证材料的合格性，才能保证荷载设计的有效的发挥，从而提高桥梁承受荷载的能力。桥梁结构的耐久性是荷载设计中需要注意的问题，耐久性影响着桥梁的使用寿命，还影响着桥梁使用的安全性。如果设计人员对桥梁受力计算不够准确，则会使桥梁出现受力不均匀的问题，这种问题会影响桥梁结构的耐久性。

3.桥梁设计荷载问题的处理措施

3.1桥梁荷载设计的原则

荷载是桥梁承受的主要作用力，很多桥梁发生裂缝等质量问题，都是由于桥梁承受的荷载超重引起的，出现这一问题，也反映出该桥梁的荷载设计存在一定问题。在桥梁设计中，造成桥梁荷载问题主要有两个方面，一方面是桥梁设计的理论与实际不符，另一方面是桥梁结构体系存在一定漏洞。为了保证桥梁荷载设计的质量，设计师在设计时应该遵守两种原则，其一，桥梁设计必须符合我国相关部门对桥梁质量与安全的规定，相关荷载设计必要达到指标，这样才能使桥梁的结构设计更加合理与稳定;其二，桥梁设计需在保证经济性的前提下，改进设计技术，提高设计方案的质量，保证桥梁设计的经济性，可以延长桥梁的使用寿命，这也可以降低桥梁出现质量问题的概率。

3.2加强管理

目前桥梁超载问题要尽量避免，在我国大体上有三种桥梁超载现象：一是一些老桥梁超龄负载运营，较早时期修建的;二是车流量超过了设计上限的桥梁在实际使用过程中;三是违规超载现象，这种现象只有个别车辆存在。为了计算方便，均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。

3.3重视设计的耐久性问题

很多桥梁倒塌或受到严重损害与桥梁耐久性设计的缺乏有关，这也重新引起了人们对桥梁耐久性问题的重视。设计上的缺陷是影响桥梁耐久性的决定因素。结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，因此就需要将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。而国外的桥梁设计将提高结构物的耐久性作为其设计原则，对桥梁的结构布局和构造细节进行统一考虑，使结构更加容易被检查与维修，以此来保证桥梁的安全使用，尽可能地減少维修费用，综合经济效益明显。

3.4重视对疲劳损伤的研究

疲劳损伤一直被认为是桥梁设计中的核心问题。由疲劳损伤而引起桥梁开裂的案例很多，因疲劳断裂而引起桥梁垮塌的例子也有不少。对疲劳损伤的研究不应该仅局限于结构领域，对某些关键部位的局部疲劳研究也应该成为研究的重点与方向。虽然疲劳损伤已经进入混凝土结构的研究，但对其动态性能和疲劳性能的研究仍需加强，并且要把对这一方面的研究及时地应用到桥梁荷载的设计过程中，为其服务。

4.结语

道路桥梁是重要的运输通道，增设道路桥梁对国民经济的增长有一定的推动作用。随着人口的增多，我国的交通压力越来越大，这对路桥梁的设计也有了更高要求，尤其是桥梁的荷载问题，只有增加桥梁的承载能力，才能保证车辆行驶的安全性。所以，桥梁设计人员需要紧跟时代步伐，更新设计理念，更好地适应时代发展的要求，更好的为人民的生命与财产安全提供保障。面对桥梁设计中的荷载问题，设计人员必须通过不断的学习以及经验积累，提高自身的素质以及设计水平，这样才能保证桥梁质量，避免安全事故的发生。

参考文献：

[1]雷文辉.浅谈桥梁设计的一般问题与改进[J].黑龙江科技信息.2009（06）.

[2]郭丰振.浅析公路桥梁设计应注意的要点[J].黑龙江科技信息.2012（30）.

[3]张伟，李荣新.仿生学在桥梁设计中的应用探讨[J].科技风.2013（09）.

[4]陈婷，陈波.我国桥梁设计问题研究[J].科技致富向导.2011（26）.

消防车荷载的设计探讨篇4

随着建筑市场的发展, 地下室设计基本成为了建筑项目的“标配”, 而且规模变得越来越大, 功能也越来越复杂。因为地下室在整个项目投资中占据的比重较大, 所以历来就是开发商要求进行成本控制的重点。为了满足开发商限值设计的要求, 地下室结构除了结构选型方面的比选外, 地下室使用荷载的确定也是重要环节。地下室使用荷载中, 影响最大的莫过于消防车活荷载。

过去由于结构荷载规范在对消防车活荷载的规定上比较粗略, 《建筑结构荷载规范 ( 2006 年版) 》 ( 以下简称“2006年版《荷载规范》”) 要求单向板 ( 板跨度≥2 m) 时消防车活荷载取35 k N /m2、双向板 ( 板跨度≥6 m) 时取消防车活荷载20 k N /m2的, 既没有考虑到地下室覆土厚度等因素的影响, 而且规定的结构跨度又没有完全符合常用工程做法, 所以选用合理的消防车活荷载取值需要人为进行换算, 不同的设计人员往往结果不一。新的GB50009 - 2012《建筑结构荷载规范》 ( 以下简称“2012 年版《荷载规范》”) 在这些方面有所改进, 规定单向板 ( 板跨不小于2 m) 和双向板 ( 板跨不小于3 m × 3 m) 时消防车活荷载取35 k N/m2、双向板 ( 板跨不小于6 m × 6 m) 和无梁楼盖 ( 柱网不小于6 m × 6 m) 时消防车活荷载取20 k N /m2, 并且考虑地下室顶板上覆土厚度的影响列举了各种情况下的荷载折减系数。总的来讲, 2012 版《荷载规范》进一步明确了消防车活荷载的取值, 对实际工程设计有重要的指导意义, 但是在板跨规定方面依然不能完全满足实际工程设计的要求。

以实际工程中经常遇到的井字形楼盖为例, 柱网跨度往往是7. 8 ~ 8. 4 m, 每个板跨纵横向各布置2 根次梁, 因此所形成的双向板板跨是2. 6 ~ 2. 8 m ( 如图1 所示) , 小于2012 年版《荷载规范》规定的双向板 ( 板跨不小于3 m × 3m) 的取值条件。那么在这种条件下, 消防车活荷载如何取值才是经济适用的呢? 下面本文根据12 版《荷载规范》附录C中“楼面等效均布活荷载的确定方法”来对2. 6 m × 2. 6 m的双向板进行具体研究。

1 计算荷载

1. 1 消防车荷载

参考现有资料 ( 《建筑结构荷载设计手册》 ( 2 版) 、《全国民用建筑工程设计技术措施 ( 结构) 》等) , 目前常见的中型消防车总重量小150 k N, 重型消防车重量则一般200 ~300 k N。当建筑物总高在30 m以上或建筑物面积较大时, 应考虑重型消防车荷载。本文将总重为300 k N的大型消防车作为研究对象, 其前轴重60 k N、后轴重2 × 120 k N, 有2 个前轮和4 个后轮, 车身尺寸、前后轮的轮压尺寸及位置如图2 所示。

由于实际项目中, 消防车道一般为5 m左右, 可能出现单车或者双车并行 ( 如图3) 的情况。对于2. 6 m ×2. 6 m的双向板, 单车和双车并行的情况下都有可能4 个后轮同时作用, 但双车并行时轮距更小, 可以判断双车并行是更不利的情况, 因此下面我们以双车并行作为研究对象。

1. 2 轮压扩散与叠加

当消防车荷载直接作用在板面上时, 局部轮压荷载可以简单地由单轮重量除以车轮触地面积得到。随着地下室顶板覆土的增加, 轮压会通过土层扩散后作用于顶板。由于国内外对于轮压在覆土中和混凝土板中的扩散还没有系统的研究, 本文假定轮压以一定角度扩散, 如图4。

同时参考CJJ105 - 2005《城市供热管网结构设计规范》附录C中对于轮压扩散角的规定, 将轮压在混凝土板中的扩散角取为45°, 在覆土中的扩散角取为35°, 则轮压扩散后受力面的边长可以按式 ( 1) ~ ( 2) 计算。

式中: bcx、bcy分别为轮压扩散后作用面的宽度与长度; btx、bty分别为轮压着地面积的宽度与长度; H为覆土厚度; θ 为轮压扩散角; h为板厚。 ( 为便于研究, 本文忽略轮压在混凝土顶板中扩散的影响。)

重轴单轮压力p = 60 k N作用下, 扩散后的轮压应力q为:

以上讨论了单轮轮压在覆土中扩散的情况, 随着覆土厚度的增加, 轮压作用面积不断扩大, 单轮扩散至顶板的压力随着压力作用范围的增大会减小, 但各轮胎轮压的作用面积可能发生重叠, 如图5 所示。

根据前述的轮压扩散原则, 得到覆土厚度H = 0、0. 5、1. 0、1. 5、2. 0、2. 5、3. 0 m条件下双车并行的各后轮轮压扩散情况 ( 见图6) , 作为后面计算等效荷载的输入条件。

2 等效荷载计算

2012 年版《荷载规范》附录C“楼面等效均布活荷载的确定方法”中规定“C. 0. 6 双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则, 按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定”, 但没有给出具体的计算方式。本文按以下等效原则计算: 在板上施加单位面荷载1 k N/m2, 计算出板中最大弯矩M, 可以得到等效荷载系数 β = M/ql2, 然后根据已算得的板中最大弯矩Mmax由下式计算等效均布活荷载: q = Mmax/ βl2。按上述原则, 用SAP2000 建立2. 6 m × 2. 6 m的双向板模型, 四边的边界条件为简支, 单元选用shell单元 ( 尺寸为0. 1 m × 0. 1m) 。在板上施加单位面荷载1 k N / m2, 计算出板中最大弯矩M = 0. 298 k N·m, 则等效荷载系数 β = M / ql2= 0. 044。

3 与规范值对比

2012 年版《荷载规范》规定双向板板跨不小于3 m × 3 m时消防车活荷载标准值取35 k N/m2, 而通过上述分析得到双向板板跨2. 6 m × 2. 6 m消防车活荷载标准值应为50k N / m2, 说明板跨越小计算板内力时的等效荷载越大, 这符合实际受力的趋势。

通过两种板块在不同覆土条件下等效荷载的折减比较, 可以看出规范的折减值比本文计算得到的折减值更大, 且变化趋势更平滑。造成这种不同的原因主要有两个: 一方面是因为规范取值通过大量计算数据进行了统计处理; 另一方面是因为本文仅考虑双车并行的情况, 当覆土增加时可能在3 车、4 车并行的情况下, 造成更多的轮压重叠, 等效荷载的折减更大。

4 结论

对于板跨小于3 m × 3 m的双向板, 按等效荷载的计算原则, 消防荷载标准值将高于规范取值。从工程设计应用的角度, 建议当板跨2. 6 m × 2. 6 m时, 消防车活荷载取50k N / m2; 当板跨2. 6 m × 2. 6 m ~ 3 m × 3 m之间时, 按插值原则确定; 当考虑覆土厚度的影响时, 板跨小于3 m × 3 m的情况建议偏安全地按规范板跨3 m × 3 m取值。另外, 现在越来越多的大城市出现50 t以上的超大型消防车, 设计时应按等效荷载原则计算。[ID: 002705]

摘要：GB50009-2012《建筑结构荷载规范》明确了各种覆土条件下的取值, 但在板块规定方面依然不能完全满足实际工程设计的需要, 本文重点研究了板块为2.6 m×2.6 m情况下的消防车等效荷载, 供设计界同仁参考。

关键词：消防车荷载,等效荷载,覆土,板跨,折减系数

参考文献

[1]戴冠民, 田堃.地下车库顶板消防车活荷载的合理取值研究[J].建筑结构, 2013, 43 (1) :44-47.

[2]王昕, 胡达敏, 李保忠, 等.消防车等效均布活荷载参数化研究[J].建筑结构, 2013, 43 (S2) :364-369.

[3]范重, 鞠红梅, 彭中华.消防车等效均布活荷载取值研究[J].建筑结构, 2011, 41 (3) :1-4.

设计荷载篇5

结构内爆炸荷载作用下钢筋钢纤维混凝土抗爆墙设计探讨

基于内爆炸原理,分析了结构内爆炸荷载的组成,提出了内爆炸荷载作用下抗爆墙的解析计算方法.对钢筋混凝土抗爆墙设计进行优化;提出将钢纤维应用于抗爆墙设计,并结合实例对钢筋混凝土与钢筋钢纤维混凝土抗爆墙进行计算对比.结果表明:准静态气体压力使结构内抗爆隔墙所受荷载比建筑外抗爆墙高出25%以上;在相同距离、相同爆炸当量条件下,钢筋钢纤维混凝土比普通钢筋混凝土抗爆墙厚度减少11%.

作者：夏志成许多王静周建南 XIA Zhi-cheng XU Duo WANG Jing ZHOU Jian-nan 作者单位：解放军理工大学工程兵工程学院,南京,210007刊名：工程爆破 ISTIC PKU英文刊名：ENGINEERING BLASTING年，卷(期)：14(2)分类号：O383关键词：内爆炸抗爆墙钢纤维混凝土准静态气压

综合分析桥梁荷载试验篇6

关键词：桥梁；荷载试验；数据；承载能力

1 桥梁荷载试验的意义

桥梁结构与生物的生长、衰亡周期一样，具有其独特的生命周期。而在桥梁结构的生命周期内发生的结构缺陷和损伤将不可避免地影响桥梁的使用性能。为此，在桥梁的寿命周期内需对桥梁的使用状况、缺陷及损伤进行全面检查，明确缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，以便分析、评价缺陷及损伤对桥梁性能和承载力的影响。精确有效地评估桥梁的实际承载能力具有重大的社会经济价值：一方面它可以减少不必要的加固、维修费用；另一方面，也可以确保交通基础设施的安全性能。桥梁荷载试验是判定桥梁承载力性能时所不可忽略的重要步骤之一。桥梁荷载试验利用荷载作用引起桥梁结构的变位和振动从而测试桥梁结构指定部位的应力、应变、位移及加速度等数据。

2 桥梁荷载试验的分类

可按加载方式不同分为静载试验和动载试验。

2.1 静载试验

桥梁静载试验主要测试桥梁控制截面的应变、挠度和裂缝开展情况。将静力计算结果与荷载试验结果进行对比；并结合原施工控制时所获得的成桥状态恒载应力以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符，可判定结构的施工质量、运营安全度，并评估桥梁结构的承载能力。

（1）应变观测。首先由计算确定桥梁的控制截面，然后在主梁控制截面处粘贴振弦式应变计或电阻应变片测量其应变。由于混凝土材料自身的离散性及裂缝的影响，混凝土桥梁的应变测试结果可能不太理想。通过实测的应变值和理论建模分析计算值的对比，可得到桥梁结构的强度校验系数，该系数反映了桥梁结构实际强度与设计预计值的偏差程度。

（2）挠度观测。用百分表、精密水准仪或全站仪观测桥梁结构在荷载作用下的变形情况。通过实测变形和理论建模分析的对比，可得到桥梁的结构刚度校验系数，它反映了桥梁结构实际刚度与设计预计值的偏差程度。

（3）裂缝观测。加载试验中裂缝观测重点应放在结构承受拉力较大部位及原有裂缝较长、较宽的部位。静载试验相对于动载试验而言技术相对比较成熟，目前科研热点主要集中于将新型传感技术如GPS、光纤光栅和激光测量等方法应用于实际工程中去；另外，无线传感器技术在最近几年也得到了广泛的推广和应用。

2.2 动载试验

桥梁结构的动力特性（频率、振型和阻尼比）是评估桥梁结构工作性能和进行桥梁动力分析的重要参数。桥梁在生命周期内将不可避免地承受交通荷载、风等动力作用而产生振动。动载试验较静载试验更接近于桥梁的实际使用状态，可更有效地把握桥梁的实际运营性能。动载试验属于模态测试问题，一些研究人员希望通过对桥梁动态特性如频率、振型的分析而识别出结构的损伤情况。但就目前的技术水平而言，可以比较精确地测量并识别桥梁整体结构的低阶振动频率，对于振型则相对难以准确测量；而直接利用测得的整体桥梁结构动力特性来识别桥梁的局部损伤属于力学中的反问题，对于复杂且高冗余度的大跨桥梁结构，在技术上难度很大。需要指出的是，桥梁管理人员更迫切希望知道的是桥梁损伤后的承载能力和可靠度水平以及是否需要采取维护措施，且很多损伤状况可通过目测即可确定。因此，对于桥梁损伤的识别问题可能并非如此必要与迫切。

桥梁的动载试验按桥梁受激励方式的不同可分为以下三类：环境脉动激励试验、车辆冲击试验、激振器强迫振动试验。

2.2.1 环境脉动激励试验

环境脉动激励输入与附近激励源类别和特性相关。不同的激励源，由于产生机理不同，其频带范围和幅值大小往往也不同。如车辆交通引起的地脉动，其幅值大小一般不超过0.2m/s2，频带范围在0～80Hz；而风荷载的频带范围则在0～10Hz。实际输入到桥梁结构的激励幅值大小和频带范围则与结构物自身及场址环境等诸多因素相关；很多桥梁场址处的环境激励源往往难于确定，且很可能会同时存在多个激励源的影响。因此，在理论分析中往往将环境脉动激励输入近似简化为随机白噪声。将结构在环境随机脉动激励下的振动信号进行分析，即可得到结构的频率、振型和阻尼。环境脉动激励试验方法不需要使用笨重的激振设备，因此。该方法对于难于进行普通加载试验的超大跨桥梁结构具有独特的优势。需注意的是，利用脉动激励测量得到的桥梁阻尼值为结构在小幅振动时的阻尼值，与结构在大振幅时的阻尼值可能会有所不同。

2.2.2 车辆冲击试验

车辆冲击试验可按车辆激励方式的不同分为跑车试验、制动试验和跳车试验。由于车辆荷载是桥梁所承受的主要设计荷载之一，通过在试验中模拟车辆的实际作用如跑车、制动和跳车等行为，可更有效地把握桥梁的实际承载能力与工作特性。车辆和桥梁的作用问题实质上是车辆一路面一桥梁的相互耦合作用问题，其机理十分复杂。由车辆冲击试验可以得到桥梁的冲击系数，为桥梁设计所需的重要参数之一。瑞士EMPA试验室曾进行了大量中小跨径公路桥梁的跑车试验，由试验数据分析回归得到了梁桥基频的经验计算公式，同时也得到了桥梁的模态阻尼比和冲击系数的分布情况。试验数据统计分析结果表明，桥梁的基频实测值与理论预测值吻合良好。模态阻尼比值则相当离散，所测211座桥梁的最大模态阻尼比值是最小模态阻尼比值的25倍。结构的损伤破坏将在一定程度上增大其阻尼值，但对于桥梁阻尼与结构状态的明确对应关系仍需进一步深入研究。制动试验是用试验车辆以稳定时速驶过桥梁，在桥梁上紧急制动，测量桥梁各特征部位的响应。制动试验主要测定桥梁承受活载水平力的性能。跳车试验在预设位置设置直角三角木，由重车以不同速度从三角木上自由落体激振桥梁。跳车试验测定桥梁承受车辆活载竖向冲击力的性能。需注意以上跑车试验、制动试验和跳车试验所得到的冲击系数往往具有较大的区别，其所代表的含义也有所不同。实测冲击系数值与车速、桥型、路面情况等均有关联，研究人员在对车辆进行跑车试验时，往往要进行多次以减小随机误差，并针对不同试验工况，进行理论分析以有效理解和把握试验现象。

2.2.3 激振器强迫振动试验

桥梁强迫振动试验所需激振仪器多，试验时需专门中断交通，且周期较长，因此强迫振动试验较少在实际桥梁荷载试验中采用。但激振器强迫振动试验可控制激励输入且该激大小可知；可激起桥梁的大幅振动f其测试的参数往往比较全面且精度较高，可更全面地把握桥梁的动力特性。因此，桥梁的强迫振动试验对于新型桥梁结构仍具有其特定的意义。

3 桥梁荷载试验研究发展方向

综上所述可知，科研人员虽然在桥梁荷载试验研究方面做了大量的基础工作，并已初步建立了利用荷载试验结果评定桥梁承载能力的架构，但是仍存在诸多的细节问题，在精细化研究方面仍有很多工作要做：

（1）精确评估桥梁结构实际承载能力。

（2）校验桥梁的力学模型并予以修正。

（3）校验桥梁结构的可靠度模型并予以修正。

其中桥梁结构的力学模型问题主要指荷载的横向分布问题和非结构部件参与受力的问题。通过桥梁荷载试验结果可以更精确地评估桥梁的实际承载能力并判定桥梁是否需要维修/加固，研究结果在实际工程中将具有重大的社会经济价值。此外，一些新型快速的桥梁检测传感器、检测技术的开发应用也是国内外常见的研究发展方向之一。

4 结束语

浅议公路桥梁设计荷载及其组合篇7

1 关于我国现今公路桥梁荷载标准的研究

我国在2004年的时候, 将公路桥梁荷载的相关标准由之前车队荷载修改为车道荷载, 这两种模式的转变在细细地比较之后, 我们不难发现, 后者较前者多了关于均布荷载与集中荷载的参照标准与计算方式, 这一改变直接将荷载标准的影响反映在了相关的车辆荷载模式之中。其结果就是大大的提高了我国公路桥梁工程的质量与荷载水平, 且这不是局部的提高, 而是整体上的提高。但是公路运输中的诸多问题告诉我们, 我国公路桥梁工程在许多方面都有很大的进步空间, 包括工程实际阶段的方法选择、施工阶段的管理、工程质量保证措施、工程维护保养等方面。

2 关于公路桥梁设计荷载的几个基本理论

2.1 随机理论

随机过程是数学研究中常用到的一种统计手段, 意即用于研究一种随机现象随时间变化的出现的变化规律。[1]可定义为:t是集合T中的元素, X是关于t的随机函数, 则称Xt是关于随机变量t的随机函数。

2.2 车辆荷载效应标准值基本理论

这一轮有两部分内容组成, 一部分是基准期 (包括荷载基准期) , 另一部分是重现期以及荷载标准值。基准期是概率分析过程中常常使用的一种方法, 是指在公路桥梁工程的设计过程中, 考虑该工程结构的可靠度以及该建筑的使用寿命时, 结合对各种影响因素、变量与时间的关系之后, 计算出的工程的可靠度。

车辆荷载效应的标准值在我国的相关规定中大部分是使用在工程实际阶段计算出的基准期的有效数据进行计算, 取基准期最高效率, 其分布值为0.95的数据。[2]另外, 车辆荷载效应的标准值也可以使用重现期来表达, 相关公式为

在我国, 公路桥梁的相关规定中明确指出在公路桥梁工程设计中采用的基准期应该是100年, 因此, 根据以上公式, 我们可以清楚地计算出公路桥梁设计的车辆荷载效应标准值的重现期是2000年。

2.3 车辆荷载效应标准值的计算理论

同样, 该计算理论也是由两大部分组成, 一部分是影响线的计算, 另一方面试关于横向分布系数的计算。在建筑工程结构力学中, 影响线在实际的数值计算中具有重要的位置, 而常使用的是根据其所画出的图中的散值点, 在一般情况下, 会规定一个单位, 其指向是固定不变的, 然后画图, 该图能清新的表达车辆荷载随着结构发生改变的时候, 其中一个因变量的变化情况, 这一个因变量就是影响线。[3]

在上个世纪三十年代初期的时候, 在国际上很多专家通过深入研究公路桥梁的空间设计计算理论, 并尝试将其与设计中横向分布系数计算的基本理论结合, 最后成功地使复杂的空间计算变成平面计算问题。

2.4 关于车辆离心力的相关研究

根据我国关于公路桥梁设计的规定中, 有转弯的公路及弯曲的桥梁在设计时可以把车辆收到的离心力当成一种荷载来计算, 该荷载是可变的。另外, 车辆所受离心力在桥梁曲线半径小于0、25千米时必须计算。我们假设C为离心力系数, V为设计规定速度 (km/h) , R为曲率半径 (m) , 有:

在实际的计算过程中, 需要计算多道公路桥梁的车辆荷载离心力, 在计算时, 应该将荷载标准效应值根据相关的要求折减, 使相关数据符合规范, 可继续进行横向计算。其中, 关于离心力着力点的选择建议选择距离弯曲面以上1.2米的地方, 当然也可将着力点定在桥面上以便计算。

2.5 工程结构重要性数据校准

不一样的公路桥梁结构具有不同的重要性数据标准, 不一样的等级是通不同的系数来表示的, 比如, 目前我国公路的安全等级是分为一、二、三级的, 每一个等级的建筑都有不同的要求, 安全性等的指标都是不一样的, 其中, 二级公路的标准是1.0, 这是相关文件对建筑结构重要性取值的规定, 而一级跟二级相比则缩小了0.5, 三级与二级相比则增大了0.5, 以上是关于公路桥梁设计过程中的相关基本理论介绍, 包括了车辆随机理论、车辆荷载效应标准值基本理论、车辆荷载效应标准值计算、车辆离心力的相关研究, 这些理论在公路桥梁设计荷载中是很重要的。

3 荷载基本组合分项系数取值方法

3.1 车辆荷载效应

车辆荷载效应是指建立在实际测量的车辆统计数据上的车辆荷载效应, 可以采用前文提到的计算公式计算出桥梁工程弯曲曲率半径与力矩的组合值, 两个路段相关数据代入公式, 计算出组合效应值和规范标准值, 用它们的比值求出曲率半径与力矩在不同的情况中的统计参数, 称为统计对象。[4]公式如下,

3.2 组合箱梁荷载效应

根据相关调查数据, 不同国家公路桥梁荷载在组合箱梁的效应值随跨径变大所表现出来的变化总体趋势是差不多的, 其主要差别在荷载效应值。所有国家中最大的荷载标准值的弯曲半径是英国, 其值是我国荷载效应值的0.4~0.5倍。前文提到公路桥梁荷载效应值随着跨径的增加变化趋势大致相同, 而且, 虽然有些国家设计过程中规定的曲率半径较大以致产生的弯矩值也较大, 但是他们的差别并未因此而增大, 除此之外, 其他国家的弯曲半径比较小。另外, 还得根据建筑结构的极限状态计算影响因素带来的差异以确定最终的取值。

4 总结

从整体上来说, 我国公路桥梁荷载标准在国际上处于较低水平, 虽然符合世界发展的总体趋势, 但是我国公路桥梁荷载设计效应偏低, 在所有工程建筑中, 小跨度桥梁所占的比例偏高。另外, 随着我国国民经济的快速发展, 建通运输也对公路桥梁的荷载能力提出了更高的要求, 促使公路桥梁设计产生了很大的良好变化, 在工程设计过程中, 公路桥梁荷载量得到了相应的提高。考虑到我国各地区车流量之间存在较大差异, 因此可以根据这些差别规定我国各地区不同的公路桥梁系数要求, 这样既能保证公路桥梁荷载满足当地发展要求, 又可避免不必要的浪费。

摘要：公路桥梁设计是公路桥梁工程的前提, 而桥梁工程在公路工程中又起到枢纽的作用。设计中关于工程荷载的相关标准直接关系到工程使用后的保养与安全。为了满足超载现象日益严重的运输行业的要求, 同时也为了适应运输行业的快速发展, 应该积极对这一问题进行研究。下文将针对上述问题, 结合公路运输现状讨论公路桥梁设计荷载及其组合。

关键词：公路设计,桥梁设计,公路桥梁荷载

参考文献

[1]陈晓东.公路桥涵设计通用规范[J].人民交通, 2010 (16) :56-58.

[2]赵琨, 贾文静.公路工程结构可靠设计统一标准[J].中国建筑, 2012 (03) :23-25.

[3]范云芝.工程结构可靠性设计统一标准[J].才智, 2011 (01) :38-39.

建筑结构设计中的荷载浅析篇8

建筑结构与人们的生活关系密切, 大多数时间人总是处于天然的或者设计的结构体中, 尽管大多数人对建筑结构并不了解, 但是结构设计者总是追求性能更为有效的结构, 以适应人们日益增长的生产、生活需求。所有成功的结构设计都有一个共同点, 即有效的传递荷载。

2荷载的分类和组合

结构的主要功能是传递荷载, 在确定结构的具体形式之前, 需要清楚结构必须传递的荷载内容。荷载根据来源可分为:永久荷载、可变荷载和偶然荷载。永久荷载是指在结构使用期间, 其值不随时间变化, 或其变化与平均值相比可以忽略不计的荷载;可变荷载是指在结构使用期间, 其值随时间变化, 且其变化与平均值相比不能忽略不计的荷载;偶然荷载是指结构使用期间不一定出现, 一旦出现, 其值很大且持续时间很短的荷载。

所有结构都必须抵抗重力, 重力作用于物体并通过结构指向地球中心, 因此, 永久荷载的第一来源是重力荷载。由于地球表面空气流动而形成风, 风在干扰其流动的物体上形成力, 因此结构必须抵抗的另外一种永久荷载就是风荷载。除此以外, 结构还不得不承担土压力、水压力、温度变化和地层运动带来的荷载。可变荷载与永久荷载不同, 因为永久荷载不能避免而必须承受, 可变荷载则是那些需要的荷载, 这些荷载是由结构实现其功能而带来的, 例如工厂中需要放置的设备, 办公楼中的人以及办公设备的荷载, 水池中的水产生的荷载等等。偶然荷载的发生与安全概念相关, 如果某些突发情况是可能的且无法避免的, 那么结构就应该能抵抗这些突发情况中产生的荷载。例如, 某些使用易燃易爆原料的工厂设计时就需要考虑到一旦发生爆炸对于结构的影响, 道路、桥梁设计时则需要考虑意外碰撞所带来的影响。

尽管每种荷载可能是独立作用的, 但结构本身在使用期间总是承受着各种不同的荷载, 因此结构必须能够承担任意不同的荷载组合作用, 这些各种不同的荷载组合范围称为荷载组合。在各种荷载组合中总是出现的唯一荷载就是重力荷载, 再加上其他荷载, 因此会产生若干荷载组合, 例如:

•荷载组合1:重力荷载+可变荷载

•荷载组合2:重力荷载+风荷载+雪荷载

•荷载组合3:重力荷载+可变荷载+地震荷载

•荷载组合4:重力荷载+可变荷载+温度荷载

成功的结构必须考虑这些不同的荷载组合, 以保证结构可以安全的承受所有的荷载组合。但这也意味可以把设计的注意力集中到一些对结构最不利、对结构计算起到控制作用的组合上来, 发现最不利组合需要进行大量的试算, 结构设计者通过经验选择常见的荷载组合并进行计算, 通过结果来确定需要着重分析的荷载组合。

3荷载的传递

每一种荷载通过结构构件的相互作用, 经过一定的路径传递至支撑位置, 这就是荷载路径。所有的荷载肯定有至少一条从作用点到最后支撑位置的荷载路径, 结构设计中必须识别荷载和荷载组合的路径。同时, 因为结构的作用是传递荷载, 那么对每一种荷载而言, 其荷载路径就是结构。结构中不同的结构构件对应不同的荷载路径, 竖向荷载和水平荷载对应的路径往往相去甚远, 所以结构设计中通常需要针对不同的荷载和荷载路径来设置不同的结构构件。

确定并且分析不同荷载路径上的结构构件, 以保证其在结构使用期间能安全有效的工作, 是结构设计者主要工作之一。但是现实生活中建筑结构形式多种多样, 往往为了实现特定的功能或者另类的建筑造型, 必须建立非常复杂且不可预测的结构形式, 这种结构荷载路径必定会花费设计者大量的时间和精力, 所以建筑结构设计应该多方面考虑, 在建筑方案阶段找到建筑功能与结构的平衡, 建立荷载路径简单、高效的结构体系, 以避免因为结构不合理造成时间和金钱上的浪费。通过对于荷载的认识, 结构设计主要内容及步骤包含以下几个方面:①根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料;②结构平面布置;③初步选用材料类型、强度等级等, 根据经验初步确定构件的截面尺寸;④结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析;⑤荷载效应组合;⑥构件的截面设计。此外还包括某些必要构造措施。

由于现实结构形式的复杂性, 人们在研究结构时往往做出许多假定, 这些假定在结构应力计算中得到应用, 以计算每条荷载路径上的应力大小并检查所有的应力是否都在允许范围以内。这些假定包括:①材料各项同性;②材料常为线弹性;③结构是均匀的;④结构的挠度可控;⑤平截面假定。

4小结

通过对荷载和荷载路径的认识和分析, 能够更加清晰准确的了解结构性能, 以便在结构设计中选取最为高效、可靠的结构形式。现代科学水平的突飞猛进, 大量新材料的发明以及诸如索膜结构、巨型结构、开合式屋盖结构、高效预应力结构、折叠结构、玻璃结构的出现, 拓宽了结构设计的视野, 打开了结构设计进步的大门。

摘要：通过简单介绍荷载的来源与分类, 分析建筑结构中荷载与结构的关系, 着重阐述结构中荷载对结构的影响。

关键词：结构,荷载,荷载组合,荷载路径

参考文献

[1]建筑结构荷载规范[S].

设计荷载篇9

美国消防研究基金会日前开展了一项关于对建筑防火设计中火灾荷载的计算方法进行验证的研究。在建筑防火设计中, 火灾荷载是建筑防火性能计算的输入参数, 需要对其不确定性进行考虑。NFPA557作为一项新提出的标准, 目的是为确定火灾荷载提供计算方法和标准值。该标准中包括通过从权重计算到各种评估在内的一系列调查方法得到的火灾荷载数据样本, 同时对火灾荷载调查方法进行了推荐。此项研究的目的即验证NFPA557草案中的火灾荷载计算方法, 并为如何验证通过其他方法得到的火灾荷载数据调查结果提供指南。

设计荷载篇10

2 大件荷载下大跨径连续梁桥的特点

大件荷载下大跨径连续梁桥, 主梁承受的活载比公路-I级荷载下 (三车道) 的活载大大增加, 箱梁的根部、跨中梁高要比普通荷载的桥梁取值更大。

大件荷载桥梁的纵向预应力钢束, 特别是边跨合龙底板束、中跨合龙底板束, 比普通荷载桥梁需要设置的数量更多、规格更大, 其竖向预应力钢束, 也比普通荷载桥梁需要更大的规格。

多主跨连续梁桥, 约束体系的设置至关重要。在正常使用阶段, 约束体系应能够适应主梁温升温降引起的变形, 而在地震荷载的作用下, 应使各个主墩能够同时参与受力。

3 大跨径连续梁桥的设计技术要点

3.1 主梁截面的计算

因为在大跨径连续梁桥设计中跨度会增加, 最终会导致连续桥梁的结构自重较大, 所以在设计中要尽可能的减少桥梁的自重, 这就需要在主梁截面的设计上加大工作量, 计算出合适的截面加强桥梁的承载力, 在设计过程中, 要结合桥梁的实际情况来设计出符合要求、标准的方案, 及时的发现问题, 并且进行修改, 这样才能取得最理想的效果。

3.2 箱梁结构的计算

在大跨径连续桥梁设计中会利用变高或者改变底板的厚度来改善箱梁的受力, 然后通过桥梁的曲线对比, 得出桥梁变化规律的方程式, 箱梁的底板会按照得到的方程式进行拟合, 得出最终的计算结果。

3.3 预应力体系优化的设置

在大跨径连续桥梁设计技术中居多使用的是悬臂法进行施工, 并且会把桥梁的受力现象当成预应力来设计, 成为了一种桥梁设计的布置依据。纵向的预应力设计主要是依靠荷载条件下的包络图, 包络图选择弯矩包络图, 这样能够有效的提高悬臂的应力束, 在纵向的预应力设计中要把悬臂预应力作为重要的工作内容, 这样才能准确的计算出截面的受力情况, 从而减少剪力滞带来的不利影响, 在施工过程中还要结合桥梁结构各个部件受力的特点, 如果发生边孔弯起的预应力大幅度的减少了, 要及时取消当前工程的进程, 避免出现梁桥工程的重大失误, 在预应力钢束中尽量使用分散性质的锚固, 这样才能做好锚固区域的固定工作, 在构造设计工作上要注重每一个细节。

4 耐久性设计

4.1 混凝土结构耐久性

钢筋混凝土的破坏主要分为混凝土自身的破坏以及由于混凝土自身变化造成的钢筋破坏。引起钢筋混凝土结构破坏的因素主要有混凝土中性化、氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀以及氧和水等因素。国内外桥梁钢筋混凝土结构物防腐蚀措施目前主要有两大类: (1) 基本措施, 如设计足够的混凝土保护层厚度, 或者设计采用高性能混凝土; (2) 附加措施, 如选择涂层钢筋 (热浸镀锌钢筋、环氧涂层钢筋) 或钢筋阻锈剂, 或采用混凝土表面防护涂层或硅烷浸渍, 或对混凝土中的钢筋采用阴极保护技术。

4.2 钢结构耐久性

钢结构的腐蚀环境通常由水上大气区、浪溅区、水位变动区、水下区四部分组成, 是一种复杂的腐蚀环境。这种腐蚀性与距离海岸的远近和朝向、风向和风速以及所处气候带和纬度相关, 这种腐蚀来源是风席卷着河水或者是海水中的水分子或者其他粒子并沉积到基材表面。目前, 大跨径连续梁桥钢结构防止腐蚀的措施除正确设计构件、合理选材外, 通常有以下几种方式: (1) 采用厚浆型重防腐涂料; (2) 采用阳极性金属热喷涂层或复合涂层; (3) 设计构件时考虑足够的腐蚀裕量; (4) 采用耐腐蚀材料包套; (5) 根据电化学腐蚀原理, 采用牺牲阳极。

4.3 钢-混凝土结合面结构耐久性

钢-混凝土组合结构结合面主要分为桥面板混凝土与钢结构顶板顶面的结合面以及混凝土横梁与钢结构的结合面两部分对于桥面板混凝土与钢结构顶板顶面的结合面, 此结合面的耐久性对于结构受力极其重要, 处理不当将对剪力钉产生腐蚀, 改变结构的受力模式。此外, 在钢与混凝土的接缝位置, 采用专用密封胶进行密封, 防止水汽进入结合面。对于混凝土横梁与钢结构的结合面, 同样存在防腐的薄弱环节, 对此, 首先将钢结构外防腐涂层延伸进入混凝土横梁15cm, 其次, 采用防腐密封胶对接缝位置进行处理, 形成多层次的防腐保护体系。

5 在大跨径连续桥梁设计中应注意的问题

5.1 原材料的选择

在大跨径连续桥梁设计中要加强原材料选择工作的力度, 在施工中混凝土是主要的施工材料, 所以要选择质量合格的施工原材料, 针对质量不合格的材料拒绝入厂, 在桥梁设计中最好采用轻质的混凝土, 这对减少桥梁重量有着重要的作用, 能够使得桥梁具有更好的稳定性和安全性。其次, 还要选择收缩性系数较小的混凝土, 这样能够有效的控制桥梁的变异现象。最大程度的减少潜在的安全隐患, 为桥梁工程的安全性和稳定性做好前期预防工作。

5.2 加强腹板斜裂缝控制工作

如果在桥梁工程中出现了腹板斜裂缝现象会对整个工程产生重大的不利影响, 所以加强腹板下弯束的拉应力是非常有必要的, 这样能够有效的增强桥梁的强度, 充分的减少桥梁工程中设备的重量。其次是腹板的厚度也是重要的施工因素, 如果腹板的厚度过大, 会使得工程出现挠度问题, 所以控制好腹板的厚度, 这也是提高桥梁抗裂性与承载力的重要因素, 减少桥梁损坏的程度。

6 实行大跨径连续桥梁施工控制的意义

虽然大跨度连续桥梁拥有很多的施工特点, 但是也存在相应的失误, 如果在桥梁建设工程中出现了失误, 会影响整个工程的安全性和质量, 从而发生不可挽回的重大事故, 所以加强大跨径连续桥梁施工控制是很重要的工作内容, 在控制中要最大程度的减少工程给人们带来的人身、财产方面的损害。经过调查发现引起桥梁工程事故的原因主要有人为的事故和自然灾害, 自然灾害是不能避免的, 但是要做好预防和控制工作, 而人为事故是可以控制的, 例如技术条件的落后, 这是形成桥梁事故最常见的原因, 还有很多的施工人员的安全意识不高, 不具备优秀的专业素质, 导致工程中出现重大失误, 在施工中往往还存在管理混乱的情况, 导致出现豆腐渣工程, 针对以上事故情况要加强控制措施, 防止此类问题的再次发生, 交通企业要实行定期培训工作, 提高施工员工的专业素质和安全意识, 最大程度的减少事故的发生。

7 结语

综上所述, 在大件荷载下大跨径连续梁桥的设计当中需要不断提升稳定性与安全性, 强化桥梁建设工程的控制与预防措施, 在最大程度上降低潜在的安全隐患, 这样才可以推动桥梁行业健康与可持续发展。交通单位要定期进行技术培训, 强化设计人员与施工人员的专业素养, 提升他们的安全意识, 这样才能够在最大程度上确保桥梁工程高质量、顺畅的施工。

摘要：大件荷载下的大跨径连续梁桥具备长度长、伸缩度良好、受力性能好、合拢顺序多等优势, 被广泛的应用于桥梁的设计当中。现如今, 我国大跨径连续梁桥的设计还面临众多的问题, 这些问题都需要在设计过程中进行改进, 才有可能在最大程度上提升大跨径连续梁桥的安全性与质量。

关键词：大件荷载,大跨径,连续桥梁,设计

参考文献

[1]燕斌.大跨径连续梁桥合理抗震体系研究[A].第六届中国公路科技创新高层论坛论文集[C].2013.

[2]任明飞.混凝土连续梁设计指南[R].上海:上海同豪土木工程咨询有限公司, 2007.

设计荷载篇11

关键词：连续刚构；有限元分析；温度荷载；非线性

0、前言

随着桥梁理论、技术、施工工艺的不断发展，桥梁结构的截面形式更多及其，跨度更大。连续刚构桥具有刚度大、稳定性好、桥下净空大、养护费用低等特点，在跨大河峡谷的桥型选择中极具优势[1]。

为了了解桥梁结构的温度效应，国内外学者通过现场试验、模拟对比等一系列方法，对一些桥梁结构做了大量的工作。为往后的研究奠定了坚实的基础。而本文主要通过石柱县预应力混凝土连续刚构桥为例，根据规范要求，考虑均匀荷载作用和梯度荷载作用对大跨度桥梁的影响。

温度荷载，现称温度作用，对于静定结构来说只有温度自应变和温度自应力。对于超静定结构来说存在多余约束，还会产生由多余约束引起的温度次应变和温度次应力。研究发现，温度荷载在预应力混凝土桥梁结构中产生的温度应力有时大到超过了混凝土的容许拉应力，甚至比结构所受的活荷载产生的截面应力还要大。国内外的众多学者在研究很多桥梁的破坏事故以后也认为，日福射、大气温度及其他某些外界因素的日过程在桥梁结构内产生的温度应力是造成桥梁破坏的主要原因[234]。因此，在桥梁设计和施工过程中必须重视温度效应带来的影响，对温度效应进行研究显得尤为必要。

温度影响一般包括两种部分：年温差影响与局部温差影响。所谓年温差影响，指气温随季节发生周期性变化时对结构物所引起的作用。一般假定温度在构件内均值变化；对无水平约束的结构如简支梁、连续梁等，年温差只引起结构的均匀伸缩，并不导致结构内温度次内力（活着温度应力）；对结构的均匀伸缩收到约束时，年温差将引起结构内温度次内力，如拱式结构、框架结构及部分斜拉桥结构，如下图1所示。而局部温差影响，一般指日照温差或者混凝土水化热等影响。混凝土水化热引起结构内的温度变化，问题较为复杂，但可在施工中用温度控制的方法予以调节。目前在各国规范中，桥梁温度应力计算一般不包括此项影响，在此亦不讨论[56]。

我国《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）将桥梁结构处于自然环境中所受的温度作用分为两种，梯度温度作用和均匀温度作用[7]。

温度梯度温度梯度是指当桥梁结构在受到日照辐射的影响之后，主梁截面温度沿梁高变化的形式。温度梯度模式大致可以分为两类：线性温度变化和非线性温度变化两种[8]。如下图2所示。对于该建设项目，箱梁的温度梯度按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.10.3取值。正温度梯度T1=14℃，T2=5.5℃；负温度梯度T1=-7℃，T2=-2.75℃。

均匀温度作用是指桥梁结构在受到日照辐射的影响之后，主梁截面温度整体上升、整体下降的形式。根据当地相关勘察资料可得出具体数据。按照工程实例，结构体系升温为20℃，结构体系降温取-20℃。

以下将以石柱县预应力混凝土连续刚构桥为例，重庆市石柱县S302线沿溪大桥属于三峡工程后续规划基础设施建设项目，位于石柱县沿溪镇与忠县复兴镇交界的长江口支流沿溪河上，处于石柱垫江公路（即S302线）K90+090.00，南距石柱县城85KM，北距第二港西沱古镇25KM，东距湖北利川150KM，与忠县现成相距13KM。

沿溪大桥全长270KM，设计桥型为（70+120+70）m预应力混凝土钢构连续桥。桥梁全宽为12.5m，其中9.0m行车道，两侧各1.75m人行道。主梁采用C50混凝土，主墩才用C40混凝土。全桥总体布置图如下图3所示：

1、计算方法及模型

1.1 计算方法

本文主要采用Midas有限元软件，根据我国《公路桥涵设计通用规范》对该模型的温度荷载进行分析，主要分为四个工况，分别为整体温降和梯度温度共同作用、单独梯度温度作用、仅单独整体温降作用以及不考虑温度荷载作用，比较这四个工况作用下的内力分布情况，分析温度荷载对大跨度连续刚构桥的影响，如下表1所示。

1.2 计算模型

利用Midas进行计算。全桥离散为平面杆系单元、共120个节点，105个单元。

其中永久荷载包括混凝土结构自重、混凝土收缩与徐变、预应力等；活载考虑车道面、人群、温度荷载等。而这里我们仅从以下四个工况来讨论温度荷载对结构内力的影响，计算模型如下图4所示。

1.3 结果分析

本结构模型有105单元，这里我们仅考虑上部结构的内力分布情况，由于单元节点过多，考虑篇幅问题这里我们仅选取端点、1/4节点、中间、3/4节点处的内力进行比较。

从软件Midas中我们可以看出该模型中温度荷载对扭矩、剪力-y、弯矩-z不产生影响。同时提取轴向力、剪力-z、弯矩-y相关数据，以工况一作为基础比较其他三种工况相对于工况一的差值百分比。如下表1.1—表1.3所示。

（1）通过以上模型试验，对该大跨度连续刚构桥而言，结构整体升降温对结构扭矩，Y方向剪力，Z方向弯矩均不产生影响。

（2）从该模型中可以看出，由于整体温降没有结构模型中产生过大的多余应力，整体温降对整个模型的内力变化不是很大，可以控制在10%以内。

（3）通过以上模型试验，对该大跨度连续刚构桥而言，由于规范才用线性温度梯度的添加方式，温度梯度对结构扭矩，Y方向剪力，Z方向弯矩均也不产生影响。

（4）从以上数据可以得出，针对于该模型，相对于整体温降而言，温度梯度对结构模型内力影响较大，最高可以达到30%。

（5）由于在该模型中整体温降和线性温度梯度都是才用简单的线性添加方式，可以得出综合考虑温度梯度和结构整体升降温对结构的影响为单独考虑结构整体温降对结构的影响和单独考虑温度梯度对结构的影响之和。

（6）相对于国内外学者通过现场试验、模拟对比等一系列方法，本试验仅考虑了简单的整体温降和线性温度梯度对结构的影响，而从该数据中也可以看出温度荷载对结构模型内力影响较大，为大跨度连续刚构桥的安全使用带来了很大的安全隐患，应当给与重视。

【参考文献】

[1] 贺小春.矮墩刚构预应力混凝土连续箱型梁桥的温度效应研究[D]. 湖南：长沙理工大学，2013.

[2] 刘兴法.混凝土结构的温度应力分析[M].北京：人民交通出版社，1991，10-120.

[3] 魏光坪.单室预应力砼箱梁温度场及温度应力研究.西南交大学报，1989（4）.

[4] F.凯尔比克著，刘兴法等译.太阳辐射对桥梁结构的影响[M].中国铁道出版社，1981.

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[7] 范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社，2012.

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[9] 李帅.大跨度连续刚构桥日照温度场及温度效应研究[D]. 四川：西南交通大学，2013.

谈多跨屋面找坡层荷载设计篇12

实际结构设计中, 经常采用简化处理。不仅指规范公式的简化还包括计算软件原理或模型的简化, 这种简化早已被设计人员接受;还有一些习以为常的简化, 是工程设计人员在长期工作过程中的常规做法, 对于初入设计行业者来说, 由于工期紧, 常常没有时间仔细思考、斟酌, 按照常规做法去处理, 会存在安全隐患。

2 屋面找坡层荷载取值方法

论文介绍结构设计过程中, 屋面找坡层荷载是如何取值的。因为屋面有排水要求, 对于平屋顶结构, 建筑都会有找坡层, 根据建筑的屋顶平面和坡度, 找坡层是变厚的。实际设计中, 屋面的保温兼找坡层经常采用平均厚度计算荷载。对于单跨屋面或建筑单跨排水没有问题, 可是对于多跨屋面尤其是跨度比较大的屋面, 这种假设会导致起坡位置板跨屋面荷载取值偏大, 屋脊位置板跨屋面荷载取值偏小, 存在安全隐患。也有的设计人员不按照平均厚度计算荷载, 按照最厚处计算, 那样会使整个屋面结构造价提高, 造成不必要的浪费。针对此, 本文建议, 每跨单独计算找坡层的最薄和最厚处荷载, 求出每跨的平均找坡层荷载, 对设计更加合理, 计算结果更真实、可靠。

下面以框架结构为例, 针对上面两种情况进行计算对比。4层框架结构 (见图1) , 每层层高5.7m, 柱网尺寸8m×8m, X向9跨, Y向5跨, 每层楼面恒载1.5k N/m2、活载8.0k N/m2, 不上人屋面, 活载取0.5 k N/m2。框架柱截面尺寸为800mm×800mm, 抗震设防烈度8度, 框架抗震等级二级。柱混凝土强度等级底层C35、其他层C30, 梁板混凝土强度等级均取C30, 柱梁纵筋、箍筋和板筋均采用HRB400。

建筑屋面找坡参考图2, 屋面做法参考图集《工程做法》 (08BJ1—1) 平屋20B。下面计算屋顶找坡层荷载。

最薄处保温兼找坡层荷载标准值:0.09×11=0.99k N/m2。

按2%起坡计算, 最厚处保温兼找坡层厚度为90+20000m×2%=490mm。

最厚处保温兼找坡层重量标准值:0.49×11=5.39k N/m2。

按照论文建议:计算出每跨找坡层的最薄和最厚处荷载 (见图3) , 再计算出每跨平均荷载 (见图4) 。

按照常规做法:全楼平均保温兼找坡层荷载标准值: (0.99+5.39) /2=3.2k N/m2, 见图4。

括号外数字是常规做法恒载, 括号中数字是论文建议做法恒载

通过图4, 我们可以看出两种做法每跨荷载的差别。起坡跨, 常规做法恒载偏大;其他跨, 常规做法偏小。

3 结构设计结果对比

由于荷载取法不同, 两种做法下的梁板配筋结果也有较大差别, 计算结果对比如表1。

表1所列梁、板配筋的对应位置见图5。

从表1可以看出, 采用常规做法, 中间跨的梁板计算结果比实际值小很多, 有的甚至高达18.5%, 如果按照常规做法处理, 将会存在安全隐患。